Moderne archeologische technieken. Fosfaatanalyse in de archeologie.

""

""

~ ii: <I;

'"

'"

'"

:±! N OC z M N <:J

'"

<I;

'"

oe: <I; <:C

...,

Hoofdredacteur N. H. Witteman Redacteuren

Prof. dr. K. van Berkel, Heerlen Or. D. E. H. de Boer, Leiden Prof. dr. Catharina Lis, Rotterdam Drs. Gertrudis A. M. Dffenberg, Amsterdam

A. G. van der Steur, Haarlem Prof. dr. A. M. van der Woude, Wageningen

Eindredacteur

Drs. F. K. M. Anzion

Vaste medewerkers

Drs. Claire den Boer-Snelder Drs. E. J. van Himbergen Drs. G. Th. Jensma Drs. P. C. M. Koedijk Drs. A. P. J. Miltenburg Drs. Marjoke de Roos Drs. A. J. Schuurman lIIustralieredactie Ellen H. L. I(asteleijn Redactie-assistent Sjoerd de Jong Vormgeving

Marius van Leeuwen, Amsterdam

lay-out

Marius Brouwer, Haarlem Redactie-adres Postbus 97, 3990 DB Houten tel: (03403) 7 76 60 Abonnementen en losse nummers Postbus 507, 1200 AM Hilversum tel (035) 1 30 51 Op hel omslag Opgraving in de Corbeddugrot op Sardinië door paleontologen van het Instituut voor

Aardwetenschappen van de Rijksuniversiteit Utrecht. Foto, J. Hörmann.

I

GERTRUDIS A. M. OFfENBERG

HOMO

OPGRAVINGEN IN

CORBEDDUGROT OP SARDINIË

59

R. E. J. WEBER

KONVOOI

OE HANDEL VAN DE REPUBLIEK OP ZUID EUROPA EN DE LEVANT, IN HET DUZONDER IN HET RAMPJAAR 1672

l. J. HAFnOG

DATERINGSPROBLEMEN VAN

MASSAMOORD

DE JODEN ALS GUZELAARS IN HITLERS OORLOGSSTRATEGll

75

GABRIËllE lAUW

'DOKTER DJAWA'

BATAVIA (1850-1815)

I

S

N

0

PETER ZOETMlJlDER

NEDERLANDSE SOClAALDEMOCI1ATEN

ovm

11FT AMERIKA VAN

MODERNE ARCHEOLOGISCHE

T E C H

I E

E N

90

I

H.KAM RMANS

OSF

LV

I

RCHE L GI

Als we tegenwoordig iets in de krant lezen of op de

te-levisie zien over fosfaten is dat in negatieve zin. 'Fos-faten bedreigen het milieu', 'te veel fos'Fos-faten in het

IJ sselmeer', 'minister Nijpels van VROM wil fosfaten terugdringen', kortom fosfaten zijn slecht, weg er-mee.

Er is echter één groep mensen in Nederland die blij is dat menselijke activiteiten op een bepaalde plaats zorgen voor een verhoging van het fosfaatgehalte in de bodem en dat zijn de archeologen. Archeologen gebruiken dat verhoogde fosfaatgehalte om, zonder

op te graven, plekken op te sporen waar vroeger

men-sen woonden en werkten. In sommige gevallen kun-nen ze met behulp van dat fosfaatgehalte zelfs nagaan wàt de mensen deden.

Fosfaten zijn chemische verbindingen van het ele-ment fosfor met andere eleele-menten. Bodemfosfaten zijn slecht oplosbaar, moeilijk in de bodem te ver-plaatsen, en na lange tijd nog aan te tonen en te me-ten.

Hieronder volgen eerst een historisch overzichtje van het fosfaatonderzoek, gevolgd door de fysisch-chemische achtergronden van de analysemethode en ten slotte enkele voorbeelden.

De eer van de ontdekking

In de jaren dertig van onze eeuw verrichtte de Zweedse archeoloog Arrhenius baanbrekend onder-zoek op het terrein van de fosfaatanalyse. Hij wordt algemeen beschouwd als de eerste die de verhoging van het fosfaatgehalte in de bodem als gevolg van menselijke activiteiten heeft opgemerkt.

In Egypte zou echter in 1911 al het hogere fosfaatge-halte van vroegere nederzettingen zijn opgevallen. De eer van de ontdekking gaat echter naar Neder-land. In 1868 meldt de scheikundige J. M. van Bem-melen hoge fosfaatgehalten bij zijn onderzoek van de Friese terpen. Hij schrijft, in wat plechtstatig Neder-lands: 'Het voorkomen van blauwe vivianiet en geel phosphorzuur ijzeroxide, die in het profiel zijn aan--gegeven, heeft geene andere beteekenis, dan dat eene ijzeroxyd-houdende stof, zooals de klei, met dierlijke of plantaardige stoffen, welke phosphaten bevatten, in aanraking is geweest, onder de reduceerende wer-king van rottende organische stof.'

Aanvankelijk (vanaf 1931) is de analyse van het fos-faatgehalte van de bodem vooral gebruikt voor het lo-kaliseren van prehistorische nederzettingen. Later,

tussen 1950 en 1960, werden ook andere toepassin-gen gevonden zoals het vaststellen van de precieze ligging van begravingen onder grafheuvels, en het analyseren van de inhoud van potten die als bijgift bij begravingen dienden. Binnen huisplaltegronden zijn met behulp van fosfaatanalyse verschillende gedeel-ten te onderscheiden, zoals de stal, de graanopslag-plaats, de haard, enz.

Gedurende de jaren zestig was er minder interesse van de kant van de archeologie voor de fosfaatanaly-se. De laboratoriumanalyses waren tijdrovend en de betrouwbaarheid bleek niet groot genoeg voor de nieuwe toepassingen. Na 1970 is de belangstelling echter weer toegenomen. In de Verenigde Staten werd een snellè analysemethode voor in het veld (ra-pid field test) ontwikkeld, gecombineerd met een ver-beterde laboratoriumanalyse. Dit maakte hel fosfaat-onderzoek veel aantrekkelijker en het wordt tegen-woordig bij archeologisch veldonderzoek dan ook vrij algemeen toegepast.

Herkomst

Hoe komt dat fosfaat nu eigenlijk in de bodem? Meestal bevat het moederrnateriaal, het materiaal waarin de bodem zich gevormd h.eeft, al fosfaat. Men-selijke en dierlijke uitwerpselen, al of niet opzettelijk als mest gebruikt, plantaardige en dierlijke afvalres-ten en afvalres-ten slotte kunstmest, zorgen voor een verho-ging van het fosfaatgehalte.

In het verleden, toen de wereld nog niet zo dicht be-volkt was als nu, woonden mensen verspreid over het landschap dicht op elkaar in boerderijen, dorpen of stadjes. Zo'n opeenhoping van mensen en huisdie-ren zorgde voor een hoog fosfaatgehalte binnen een nederzetting.

Endan?

Wat gebeurt er nu met dat fosfaat in de bodem? Aan-vankeli jk neemt de fosfaatconcentratie van de boven-ste bodemlaag toe. Vervolgens verspreidt bet fosfaat zich voornamelijk verticaal door de bodem, waarbij de mate van verspreiding grotendeels afhankelijk is van vooral korrelgrootte en zuurtegraad. Ook de acti-viteit van organismen, met name van bacteriën, be-vordert de verplaatsing.

Fosfaatverlies vindt plaats door uitspoeling, erosie en opname door planten. Planten nemen, vanzelf--sprekend, hun fosfaten mee, als ze worden geoogst.

----_._---_._---_._---_._---_ ...

-Afname van het fosfaatgehalte door erosie spreekt ook voor zich. Water- en winderosie verplaatsen een gedeelte van de bodem met het daarin aanwezige fos-faat.

Uitspoeling van fosfaat is een groter probleem. In Schotland is in het begin van onze eeuw een maar liefst acht jaar durend onderzoek uitgevoerd naar het uitspoelen van fosfaat. De conclusie luidde dat fosfaat nauwelijks uitspoelt. Ook recent onderzoek in Duits-land geeft aan dat fosfaat buitengewoon stabiel is, en niet tot weinig (minder dan 20%) uitspoelt. Veel on-derzoekers gaan er echter van uit dat, vooral in zand-gronden, wèl fosfaat verloren gaat door uitspoeling. Het overschot wordt, op een voor planten onbereik-bare wijze, opgeslagen. Het fosfaat gaat een verbin-ding aan met andere chemische elementen en met kleimineralen.

Het onderzoel< zelf

Het basisprincipe van vaststellen van het fosfaatge-halte van een bodemmonster is eenvoudig. Met be-hulp van een zuur wordt het fosfaat vrijgemaakt uit zijn verbindingen met andere elementen, en vervol-gens wordt de hoeveelheid bepaald met behulp van een kleurstof en een colorimeter. Dit is een meter die de intensiteit van kle1Jren meet waarbij donkere kleu-ren op een hoog fosfaatgehalte wijzen.

In de archeologie is men geïnteresseerd in het moei-lijk bereikbare fosfaat. Het in water oplosbare fosfaat zal door uitspoeling of opname door planten uit de bodem verdwijnen, en geen aanwijzingen geven over gebeurtenissen in het verleden. In de archeologie wordt dan ook de totaalanalyse, een analyse waarbij er naar gestreefd wordt alle fosfaat vrij te maken en te meten, als de meest bruikbare beschouwd. Bodemmonsters voor fosfaatanalyse moeten syste-matisch worden verzameld. De wijze van bemonste-ren hangt af van het type onderzoek en de te

gebrui-ken analysemethode. Tijdens een veld vergebrui-kenning kan men bij voorbeeld monsters nemen om de hon-derd meter. Op een nederzettingsterrein kunnen vol-gens een gridsysteem (= stelsel van coördinaten) om de meter monsters worden genomen. In het alge-meen wordt de bewoningslaag bemonsterd, als die niet meer aanwezig is een andere laag. Het is heel be· langrijk dat ook monsters van natuurlijke bodempro-fielen worden verzameld om het oorspronkelijke fos-faatgehalte, de 'achtergrondruis', te bepalen. In het laboratorium worden de monsters geanalyseerd. Monstername voor de 'rapid field test' gaat als volgt: Met behulp van een boor worden grondmonsters ge-nomen op een diepte van circa 30 cm beneden het maaiveld of vlak onder de ploegzone. De bodemmon-sters moeten wat vochtig zijn want droge monbodemmon-sters geven een onbetrouwbaar resultaat. Het monster mag nooit met de hand worden aangeraakt. De analy-se gebeurt in het veld. Op een rond koffiefiltertje wordt het monster met chemicaliën behandeld. Als er fosfaat in het monster zit wordt het filtertje blauw. De mate van blauwkleuring is een aanwijzing voor het fosfaatgehalte van het bodemmonster. Deze wordt beschreven met behulp van een schaal van 1

tot 5. 1 staat voor geen blauwkleuring; 2 voor een zwakke blauwkleuring; 3 voor een gemiddelde blauwkleuring; 4 voor een goede en 5 voor een sterke blauwkleuring. Alleen de twee hoogste waarden wij~ zen op een vroegere nederzetting.

Toepassingen

De Nederlandse archeologen maken de laatste jaren veel gebruik van de mogelijkheden van de fosfaatana-lyse. De methode werkt vaak uitstekend bij opgravin gen uit de Middeleeuwen en de Romeinse tijd. Ook voor de IJzertijd, Bronstijd en het Neolithicum zijn leuke resultaten behaald, maar bij mesolithische en paleolithische opgravingen zijn de resultaten vaak

1. Gereconstrueerde IJzertijd-boerderij bij Orvelte (Drenthe).

(Foto en tekening auteur.)

91

•

..

,

• al • v

.

(!J. \I 0

,.

0

_IC

,

\I

..

:

_.

-

woongedeelte ppm 100 80 60 40 20

o

slecht. Na zoveel tijd zijn de fosfaten meestal toch verdwenen.

Een van de eerste keren dat deze methode in Neder-land werd toegepast was bij het onderzoek van de ne-olithische grafheuvels in St. Walrick in Gelderland. De fosfaatanalyse werd hier gebruikt om de precieze plaats te bepalen waar het geheel vergane lichaam had gelegen. Ter aanvulling van de opgravingen in het oude Dorestad (Wijk bij Duurstede) wordt daar door de Stichting Bodemkartering (STlnOKA) een uit-gebreid onderzoek naar het fosfaatgehalte van de bo-dem uitgevoerd. Dit onderzoek is, net als dat van Van Bemmelen in 1868, gedeeltelijk gebaseerd op visuele waarnemingen. Het voorkomen van geelgroene en roestrode vlekken wijst op een hoog fosfaatgehalte (zie Spiegel llistoriael april 1978). De hoogste fos-faatwaarden werden waaiervormig voor de ingang van de middeleeuwse huisresten gevonden. De ar-cheologen denken nu dat men vroeger de huizen met gedroogde mest stookte, waarna de as de voordeur uitgegooid werd.

In Nederland is op enkele plaatsen geprobeerd met behulp van fosfaatanalyse het stalgedeelte van oude buisplattegronden vast te stellen. Het fosfaatgehalte van het stalgedeeHe 7:0 U, uiteraard, hoger zijn dan dat van bet woongedeelte. Zowel bij opgravingen in Kootwijk als in Oss zijn hl1Îzen bemonsterd, maar de uitkomsten vielen wat tegen. De twee plaatsen in Koolwijk waar wèl een boog fosfaatgehalte werd ge-meten waren een klein aanbouwtje bij een middel-eeuwse boerderij, door de opgravers al de WC

ge-92

I

15

noemd, en de weg van de weilanden naar het dorp,

waar waarschijnlijk dagelijks de koeien liepen. Vooral in Duitsland en Denemarken zijn spectaculai-re spectaculai-resultaten geboekt (zie afbeelding). In N0rspectaculai-re Sne de in Denemarken was het niet alleen mogelijk om bij huisplattegronden het stalgedeelte vast te stellen, ook de haardplaats had een hoger fosfaatgehalte. Evenals in Dorestad had het gebied bij de ingang een hoge fos-faalwaarde.

Vaak is het fosfaatgehalte vlak bij de muren van op ge graven boerderijen hoger dan in het midden van het huis. Dit kan met het schoonmaken van het huis te

maken hebben -- men veegde het vuil tegen de muren aan maar ook met het materiaal waarvan de muren gemaakt waren. De muren waren vaak van vlecht-werk en bestreken met klei; deze klei moel dan een hoog fosfaatgehalte gehad hebben. Een andere moge lijkheid is dat de muren van graszoden waren, plan-tenresten mel een hoog rosfaatgehalte.

Het zijn dus niet alleen de minister van VROM en zi jn ambtenaren die wakker liggen van fosfaten in de bo-dem. Ook veel archeologen breken zich hel hoofd over hun fosfaten. Een ding is echter zeker. Nijpels moet opschieten. Niet alleen het milieu zou daarmee gebaat zijn, ook de archeologie. Als wij nog lang doorgaan met zoveel fosfaten in ons milieu te lozen, zal het normale fosfaatgehalte dat we nu

'achter-grondruis' noemen veranderd zijn in een alles over-heersende 'voorgrondruis' . lil